(57)【要約】  【課題】自在継手の組立時に針状ころ等が傷つくことを抑制する。  【解決手段】本自在継手１Ａ，１Ｂでは、十字軸１３のトラニオン１５Ａを針状ころ１８を介して支持する外輪カップ１７が、第１のヨーク１１の嵌合孔２１内に圧入状態で嵌合される。嵌合孔２１は外輪カップ１７を嵌め入れるために開口する入口３２を有し、嵌合孔２１の内周面３５は、嵌合孔２１の奥部に形成され外輪カップ１７の外周面２８ｂを圧入させるための圧入部３６と、嵌合孔２１の入口３２から所定長さの範囲に形成され圧入部３６よりも拡径された拡径部３７とを含む。拡径部３７に嵌合している外輪カップ１７の縮径を抑制でき、圧入時にトラニオン１５Ａおよび針状ころ１８が傷つくことを抑制できる。第１および第２のヨーク１１，１２の嵌合孔２１であれば、形状の設計自由度を高くできる。  【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
十字軸のトラニオンを針状ころを介して支持する外輪カップが、ヨークの外輪カップ用の嵌合孔内に嵌合された自在継手において、
上記嵌合孔は外輪カップを嵌め入れるために開口する入口を有し、
嵌合孔の内周面は、嵌合孔の奥部に形成され外輪カップの外周面を圧入させるための圧入部と、嵌合孔の入口から所定長さの範囲に形成され圧入部よりも拡径された拡径部とを含むことを特徴とする自在継手。
【請求項２】
請求項１に記載の自在継手において、
上記拡径部は、入口へ向けて徐々に拡径された円錐テーパ状の傾斜面を含むことを特徴とする自在継手。
【請求項３】
請求項１に記載の自在継手において、
上記拡径部は、圧入部に向けて徐々に拡径された円錐テーパ状の傾斜面を含むことを特徴とする自在継手。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の自在継手において、
上記嵌合孔は、拡径部と圧入部との間に形成された段付き部を含むことを特徴とする自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、自動車の操舵装置やドライブシャフト等に用いられる自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自在継手には、一対のシャフトの端部にそれぞれ設けられる一対のヨークと、一対のヨークを連結し４つのトラニオンが設けられる十字軸と、この十字軸の４つのトラニオンにそれぞれ嵌められる４つの軸受とを有するものがある。
軸受は、例えば、プレス成形品からなる有底円筒形状の外輪カップと、この外輪カップ内に環状をなして保持される多数の針状ころとを有するシェル形針状ころ軸受からなる（例えば、特許文献１，２参照。）。この種の軸受の外輪カップは、ヨークに設けた嵌合孔に圧入される。この嵌合孔は、外輪カップを嵌め入れるために開口する入口を有し、嵌合面の内周面は、入口から軸方向の全域にわたり単一の円筒面により形成されていた。
【０００３】
自在継手の組立時には、先ず、ヨークの一対の嵌合孔に十字軸の対応するトラニオンを同心的に挿通させて、仮組状態とする。次に、嵌合孔と対応するトラニオンとの間に軸受を嵌め入れる。具体的には、先ず、外輪カップの開放端部を嵌合孔に圧入し、さらに、嵌合孔の奥へ外輪カップを圧入することで複数の針状ころをトラニオンの外周に組み込むようにしている。
【０００４】
また、ころ軸受には、圧入時の嵌合孔および外輪カップにかじりが発生をすることを防止するために、外輪カップの外周縁部をテーパ状に形成するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特公昭６１−２８０７号公報
【特許文献２】特開２００２−９８１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、外輪カップの開放端部がヨークの嵌合孔に圧入され始めたときには、外輪カップが径方向内方で受け止められないので、外輪カップは縮径する。この状態で外輪カップが押し込まれると、針状ころがトラニオンの外周に乗り上げる際に、トラニオンの外周や針状ころに圧痕等の傷が付き易い傾向にある。
その結果、例えば、自在継手を車両用操舵装置のインターミディエイトシャフトに適用する場合には、ドライバーがステアリングホイールを回すことによるトルクが折り曲げ状態の自在継手を介して伝達されるときに、ドライバーが傷の影響によるごりごり感（トルク変動）を感じることとなる。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、組立時にトラニオンや針状ころが傷つくことを抑制できる自在継手を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、十字軸のトラニオンを針状ころを介して支持する外輪カップが、ヨークの外輪カップ用の嵌合孔内に嵌合された自在継手において、上記嵌合孔は外輪カップを嵌め入れるために開口する入口を有し、嵌合孔の内周面は、嵌合孔の奥部に形成され外輪カップの外周面を圧入させるための圧入部と、嵌合孔の入口から所定長さの範囲に形成され圧入部よりも拡径された拡径部とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、嵌合孔の入口から所定長さの拡径部によって、外輪カップの縮径を抑制した状態で、外輪カップの内側の針状ころをトラニオンの外周に乗り上げさせることができるので、トラニオンおよび針状ころが傷つくことを抑制できる。また、ヨークの嵌合孔であれば、形状の設計自由度を高くできる。
また、本発明において、上記拡径部は、入口へ向けて徐々に拡径された円錐テーパ状の傾斜面を含む場合がある。この場合、傾斜面により外輪カップを案内して圧入部に容易に導入することができる。
【０００９】
また、本発明において、上記拡径部は、圧入部に向けて徐々に拡径された円錐テーパ状の傾斜面を含む場合がある。この場合、拡径部の入口側部分を狭くして、入口側部分により圧入時に外輪カップの外周を案内できるので、外輪カップを圧入部に容易に導入することができる。
また、本発明において、上記嵌合孔は、拡径部と圧入部との間に形成された段付き部を含む場合がある。この場合、圧入部の直近における拡径部の拡径量を大きくできるので、圧入時にトラニオンおよび針状ころが傷つくことを防止するのに好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の自在継手を含む車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
本実施形態では、本自在継手１Ａ，１Ｂを車両用操舵装置２に適用する場合に則して説明するが、自在継手１Ａ，１Ｂを、例えば、自動車の推進軸等に適用してもよい。
車両用操舵装置２は、車輪（図示せず）を操向するためにステアリングホイール３に加えられる操舵トルクを伝達するステアリングシャフト４と、このステアリングシャフト４を内部に通して回転自在に支持するステアリングコラム５とを有する。ステアリングシャフト４の一方の端部４ａにステアリングホイール３が連結される。また、車両用操舵装置２は、ステアリングシャフト４の他方の端部４ｂに自在継手１Ａを介して連結された伸縮自在な中間軸６を有する。車両用操舵装置２は、中間軸６と自在継手１Ｂを介して連結されたピニオン軸７と、このピニオン軸７と噛み合うラックバー８とを有する。
【００１１】
ラックバー８の両端は、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して操向車輪に連結されている。ステアリングホイール３が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト４および中間軸６を介してピニオン軸７に伝達され、ピニオン軸７の回転運動がラックバー８の直線運動に変換される。これにより車輪を操向することができるようになっている。
【００１２】
一方の自在継手１Ａは、ステアリングシャフト４の他方の端部４ｂと、中間軸６の一端９とをトルク伝達可能に連結する。また、他方の自在継手１Ｂは、中間軸６の他端１０と、ピニオン軸７の一端７ａとをトルク伝達可能に連結する。これら２つの自在継手１Ａ，１Ｂは同様に構成されている。以下、一方の自在継手１Ａに則して説明する。
図２を参照して、自在継手１Ａは、ステアリングシャフト４の他方の端部４ｂに固定される第１のヨーク１１と、中間軸６の一端９に固定される第２のヨーク１２と、第１および第２のヨーク１１，１２を一体的に連結する十字軸１３とを有する。
【００１３】
十字軸１３は、十字形形状の中央部に配置される胴部１４と、この胴部１４から十字形形状をなして突出する４つの軸部としてのトラニオン１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄとを有する。トラニオン１５Ａ，１５Ｃは、対をなし、第１の軸線Ｃ１に沿って胴部１４から互いに逆向きに延びている。トラニオン１５Ｂ，１５Ｄは、対をなし、第１の軸線Ｃ１と直交する第２の軸線Ｃ２に沿って胴部１４から互いに逆向きに延びている。
【００１４】
各トラニオン１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄには、軸受１６がそれぞれ組み込まれている。
各軸受１６は、一端開放型のシェル形の針状ころ軸受からなる。各軸受１６は、有底円筒形形状の外輪カップ１７と、外輪カップ１７の内周面に沿って環状に並べられて保持される多数の円柱状の針状ころ１８（一部のみ図示。）とを有する。外輪カップ１７は、金属の薄板をプレス加工されてなる一端密閉型のシェル形外輪である。
【００１５】
第１のヨーク１１は、互いに対向する一対のアーム１９と、一対のアーム１９の端部同士を互いに接続する筒状の接続部２０とを有する。接続部２０がステアリングシャフト４の他方の端部４ｂに固定されている。一対のアーム１９は、同一軸線上に配置された一対の嵌合孔２１をそれぞれ有する。この一対の嵌合孔２１は、一対の外輪カップ１７を圧入状態でそれぞれ嵌合している。この一対の外輪カップ１７が針状ころ１８を介して十字軸１３の一方の対のトラニオン１５Ａ，１５Ｃをそれぞれ支持している。これにより、第１のヨーク１１と十字軸１３とが、軸受１６を介してトラニオン１５Ａ，１５Ｃの第１の軸線Ｃ１の回りに相対回動できるようになっている。
【００１６】
第２のヨーク１２は、第１のヨーク１１と同様に構成され、一対のアーム１９と、接続部２０とを有する。第２のヨーク１２の接続部２０は中間軸６の一端９に固定されている。一対のアーム１９は、同一軸線上に配置された一対の嵌合孔２１をそれぞれ有する。この一対の嵌合孔２１は、一対の外輪カップ１７を圧入状態でそれぞれ嵌合している。この一対の外輪カップ１７が針状ころ１８を介して十字軸１３の他方の対のトラニオン１５Ｂ，１５Ｄをそれぞれ支持している。これにより、第２のヨーク１２と十字軸１３とが、軸受１６を介してトラニオン１５Ｂ，１５Ｄの第２の軸線Ｃ２の回りに相対回動できるようになっている。
【００１７】
なお、複数のトラニオン１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄは同様に形成され、各トラニオン１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄに対応する軸受１６と嵌合孔２１とについても同様に形成される。以下では、トラニオン１５Ａとこれに対応する軸受１６と第１のヨーク１１の嵌合孔２１とに則して説明する。
図３を参照して、トラニオン１５Ａは、円柱形状に形成され、外周面２２と、端面２４とを有する。外周面２２は、軌道面を含み円筒形状の主体部２５と、軸端２３に対応する面取り部２６と、胴部１４側において主体部２５と連なりこれよりも大径の肩部２７とを有する。
【００１８】
外輪カップ１７は、円筒部２８と、円筒部２８の一端を塞ぐ底部２９と、円筒部２８の他端から径方向内方へ延設される環状のフランジ部３０とを有する。フランジ部３０は、外輪カップ１７の開放端部３１に設けられる。円筒部２８の内周面２８ａは円筒形状の軌道面を有する。内周面２８ａの軌道面とトラニオン１５Ａの外周面２２の軌道面との間に、多数の針状ころ１８が転動自在に介在している。円筒部２８の外周面２８ｂが、第１のヨーク１１のアーム１９の嵌合孔２１に圧入されている。
【００１９】
嵌合孔２１は、外輪カップ１７を嵌め入れるために開口する入口３２と、入口３２の周縁部３３から奥部３４へ延びる内周面３５とを有する。
本実施形態では、内周面３５は、嵌合孔２１の奥部３４に形成され外輪カップ１７の円筒部２８、例えば、底部２９寄りの一部分を圧入状態で保持する圧入部３６と、圧入部３６よりも入口３２側に設けられて圧入部３６よりも拡径された拡径部３７とを含む。また、拡径部３７と圧入部３６との間には、環状面からなる段付き部３８が形成されている。段付き部３８の環状面は、軸線Ｃ１と直交する面であってもよいし、円錐状のテーパ面であってもよい。
【００２０】
拡径部３７は、円筒面３９を含む。この円筒面３９は、入口３２の周縁部３３から段付き部３８まで連続して形成されている。拡径部３７は、嵌合孔２１の入口３２から所定長さＬ１の範囲に連続して形成されている。所定長さＬ１は、例えば、軸方向Ｓ（軸線Ｃ１の延びる方向に相当する。）についての嵌合孔２１の全長の１／３〜２／３の長さとされる。軸方向Ｓの位置について見ると、拡径部３７が、トラニオン１５Ａの端面２４とほぼ等しい位置にまで延びているか、または端面２４よりも嵌合孔２１の奥部３４側にまで延びるようになっている。
【００２１】
圧入部３６は、円筒面により形成され、非拘束状態の外輪カップ１７の円筒部２８の外形よりも小径に形成され、トラニオン１５Ａの外周面２２に対向して設けられている。
図４を参照して、組立時には、第１のヨーク１１の一対の嵌合孔２１（一方のみ図示）に十字軸１３の対応するトラニオン１５Ａ，１５Ｃ（１５Ａのみ図示）を同心的に挿通させて、仮組状態とする。次いで、外輪カップ１７の開放端部３１を嵌合孔２１の入口３２から拡径部３７内へ嵌め入れると、外輪カップ１７内に保持された針状ころ１８がトラニオン１５Ａの軸端２３に当接し、外周面２２に乗り上げ始めるようになる。
【００２２】
本実施形態によれば、嵌合孔２１の入口３２から所定長さＬ１の拡径部３７によって、外輪カップ１７の縮径を抑制した状態で、外輪カップ１７の内側の針状ころ１８をトラニオン１５Ａの外周面２２に乗り上げることができるので、トラニオン１５Ａおよび針状ころ１８が傷つくことを抑制できる。
また、組立時に外輪カップ１７に保持された針状ころ１８がトラニオン１５Ａの軸端２３に当接するときに、外輪カップ１７が拡径部３７のみに嵌合されて圧入部３６に嵌合されていないように、拡径部３７の所定長さＬ１の拡径部３７が、トラニオン１５Ａの端面２４の軸方向Ｓの位置よりも嵌合孔２１の奥側へ延びているのが好ましい。この場合には、外輪カップ１７の縮径を抑制する効果を圧入するまで維持できるので、トラニオン１５Ａおよび針状ころ１８が傷つくことをより一層確実に抑制できる。
【００２３】
また、第１および第２のヨーク１１，１２の嵌合孔２１であれば、例えば、通例プレス成形される外輪カップ１７に比べて、これの形状の設計自由度を高くできる。
また、嵌合孔２１は段付き部３８を含むようにした。これにより、圧入部３６の直近における拡径部３７の拡径量を大きくできるので、圧入時にトラニオン１５Ａおよび針状ころ１８が傷つくことを防止するのに好ましい。
【００２４】
拡径部３７の最小内径を、非拘束状態の外輪カップ１７の円筒部２８の外径とほぼひとしいか、この外径よりも大きくする場合には、拡径部３７のみに嵌合される外輪カップ１７を殆ど縮径しないようにできて、好ましい。
図１を参照して、車両用操舵装置２が自在継手１Ａ，１Ｂの少なくとも一方を、より好ましくは両方を含む場合には、ドライバーがステアリングホイール３を回すときに、ドライバーが傷の影響によるごりごり感（トルク変動）を感じることがなくて、快適な操舵感を実現できる。
【００２５】
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については説明を省略し、図示する場合には同じ符号を付しておく。
図５Ａを参照して、嵌合孔２１Ａの内周面３５Ａの拡径部３７Ａは、入口３２へ向けて徐々に拡径された円錐テーパ状の傾斜面４０を含む。傾斜面４０は、段付き部３８の端縁から入口３２の周縁部３３まで連続して形成されている。
【００２６】
拡径部３７Ａでは、傾斜面４０により外輪カップ１７を案内して圧入部３６に容易に導入することができる。なお、傾斜面４０は、拡径部３７Ａの少なくとも一部を形成すればよい。
また、図５Ｂを参照して、嵌合孔２１Ｂの内周面３５Ｂの拡径部３７Ｂは、圧入部３６に向けて徐々に拡径された円錐テーパ状の傾斜面４１を含む。傾斜面４１は、入口３２から段付き部３８まで連続して形成されている。傾斜面４１の小径側端部は、入口３２の周縁部３３を形成し、圧入部３６よりも大径に形成されている。傾斜面４１の大径側端部は、段付き部３８の端縁に接続されている。
【００２７】
拡径部３７Ｂでは、入口３２側にある傾斜面４１の小径側端部を狭くして、この端部により圧入時に外輪カップ１７の外周面２８ｂを案内できるので、外輪カップ１７を圧入部３６に容易に導入できる。また、拡径部３７Ｂの大径側端部を、入口３２よりも大径にでき、圧入部３６へ近接した位置において傾斜面４１の大径側端部の拡径量を大きくできる。その結果、圧入時にトラニオン１５Ａおよび針状ころ１８が傷つくことを防止するのに好ましい。なお、傾斜面４１は、拡径部３７Ｂの少なくとも一部を形成すればよい。
【００２８】
また、図５Ｃを参照して、嵌合孔２１Ｃの内周面３５Ｃの拡径部３７Ｃは、圧入部３６に隣接する傾斜面４２と、これよりも入口３２側の傾斜面４３とを含む。傾斜面４２，４３はともに、入口３２へ向けて徐々に拡径された円錐テーパ状に形成されていて、互いに隣接する端縁同士で同一径で接続されている。傾斜面４３の端部が入口３２を形成する。また、傾斜面４２の奥側端縁は、圧入部３６の端部に接続されている。傾斜面４２と軸線Ｃ１とのなす角度は、傾斜面４３と軸線Ｃ１とのなす角度よりも大きくされていて、傾斜面４２は、傾斜面４３よりも軸方向Ｓに短く形成されている。
【００２９】
拡径部３７Ｃでは、傾斜面４２，４３が、外輪カップ１７を案内して圧入部３６に容易に導入することができ、しかも、傾斜面４２が、段付き部３８と同様に、圧入部３６に近接した位置における拡径部３７Ｃの拡径量を大きくできるので、圧入時にトラニオン１５Ａおよび針状ころ１８が傷つくことを防止するのに好ましい。なお、傾斜面４３に代えて、円筒面や、圧入部３６へ向けて徐々に拡径する傾斜面を設けてもよい。
【００３０】
また、図５Ｄを参照して、嵌合孔２１Ｄの内周面３５Ｄの拡径部３７Ｄは、傾斜面４４を含む。傾斜面４４は、圧入部３６の端部に接続されて入口３２へ向けて徐々に拡径されている。傾斜面４４の端部に入口３２が形成される。嵌合孔２１Ｄでは上述の段付き部３８を廃止されている。拡径部３７Ｄでは、傾斜面４４により外輪カップ１７を案内して圧入部３６に容易に導入することができる。
【００３１】
また、上述の各実施形態において、入口３２の周縁部３３に面取りを施してもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態の自在継手を含む車両用操舵装置の概略模式図である。
【図２】図１に示す自在継手の分解斜視図である。
【図３】図１に示す自在継手の一部断面図である。
【図４】組立途中の状態を示す自在継手の一部断面図である。
【図５】本発明の変形例としての種々の嵌合孔を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１Ａ，１Ｂ  自在継手
１１  第１のヨーク
１２  第２のヨーク
１３  十字軸
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ  トラニオン
１８  針状ころ
１７  外輪カップ
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ  嵌合孔
２８ｂ  （外輪カップの）外周面
３２  入口
３５，３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ  （嵌合孔の）内周面
３６  圧入部
３７，３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄ  拡径部
３８  段付き部
４０，４２，４３，４４  傾斜面（入口へ向けて徐々に拡径された傾斜面）
４１  傾斜面（圧入部に向けて徐々に拡径された傾斜面）
Ｌ１  所定長さの範囲
【図１】
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【図２】
2005147176.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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